LAPORAN
PRAKTIKUM
MEKANIKA TANAH Test konsolidasi
Disusun oleh : RETNO SANTORO
5423070321
MELYANNY SITOHANG
5423070322
INDAH SEPTIANY
5423070335
DWITARETNANI
5423070333
DIMAZ PRASETYO
5423073257
1
I.
Pendahuluan Bila suatu lapisan tanah mengalami tambahan beban di atasnya maka air pori
akan mengalir dari lapisan tersebut dan volumenya akan menjadi lebih kecil. Peristiwa inilah yang disebut dengan konsolidasi. Pada umumnya konsolidasi ini akan berlangsung dalam satu jurusan vertikal saja karena lapisan yang mendapat beban tambahan tersebut tidak dapat bergerak dalam jurusan horizontal (ditahan oleh tanah sekelilingnya). Dalam keadaan seperti ini pengaliran air juga akan berjalan terutama dalam jurusan vertikal saja. Ini disebut dengan konsolidasi satu jurusan (one dimensional consolidation) dan perhitungan konsolidasi hampir selalu didasarkan pada teori ini. Pada waktu konsolidasi berlangsung, gedung atau bangunan di atas lapisan tersebut akan menurun. Dalam bidang teknik sipil ada dua hal yang perlu diketahui mengenai penurunan tersebut, yaitu : ¾ Besarnya penurunan yang akan terjadi. ¾ Kecepatan penurunan. Bila tanahnya berjenis lempung, maka penurunan akan agak besar, sedangkan kalau tanah terdiri dari pasir, penurunannya akan kecil. Karena itu lempung dikatakan mempunyai High Compressibility dan pasir mempunyai Low Compresibility. Penurunan pada lempung biasanya memakan waktu yang lama, karena daya rembesan air sangat lemah. Sebaliknya penurunan pada pasir berjalan sangat cepat sehingga pada waktu pembangunan di atas pasir sudah selesai, maka penurunan juga dianggap selesai. Karena itu biasanya orang hanya memperhitungkan penurunan lapisan pada tanah lempung. Ada dua istilah yang dipakai untuk menggambarkan suatu sifat yang penting dari lapisan lempung endapan (sedimentary clays). Lapisan semacam ini setelah pengendapannya akan mengalami konsolidasi dan penurunan akibat tekanan dari lapisanlapisan yang kemudian mengendap di atasnya. Endapan yang terjadi pada lapisan lempung ini lama-kelamaan mungkin menjadi hilang lagi oleh karena sebab-sebab biologi, misalnya erosi oleh air atau es. Ini berarti lapisan-lapisan bawah pada suatu saat dalam sejarah geologinya pernah mengalami konsolidasi akibat tekanan yang lebih tinggi dari pada tekanan yang berlaku di atasnya pada masa sekarang ini.
2
Lapisan semacam ini disebut Over Consolidated. Sedangkan lapisan yang belum pernah mengalami tekanan yang lebih tinggi di atasnya daripada tekanan yang berlaku pada masa sekarang disebut Normally Consolidated. Kecepatan penurunan pada konsolidasi tergantung kepada beberapa faktor, yaitu : Daya rembesan air tanah (permeability), inilah yang menentukan kecepatan air yang mengalir dari tanah. Compressibility tanah, inilah yang menentukan banyaknya air yang mengalir. Sifat tanah lempung setelah pemadatan akan bergantung pada cara atau usaha pemadatan, macam tanah dan kadar airya ( penelitian seed dan chan, 1959). Kadar air tanah yang dipadatkan didasarkan pada posisi kadar air sisi kering optimum (dry side of optimum), dekat dengan optimum, dan sisi basah optimum ( wet side of optimum). Kering optimum didevinisikan sebagai kadar air yang kurang dari kadar air optimumnya, sedangkan basah optimum didevinisikan sebagai kadar air yang berarti kurang lebih mendekati optimumnya. Pada keadaan kerig optimum tanah terflokulasi sedangkan pada keadaan basah optimum susunan tanah lebih terdispersi beraturan. Permeabilitas akan lebih tinggi bila tanah dipadatkan pada kering optimum dibandingkan tanah dipadatkan pada keadaan basah optimum Kompresibilitas atau sifat mudah mampat lempung yang dipadatkan adalah fungsi dari tingkat tekanan yang dibebankan pada tanahnya.
II.
Maksud dan Tujuan Untuk menentukan sifat pemampatan suatu jenis tanah, yaitu sifat – sifat perubahan dan proses keluarnya air dalam tanah diakibatkan adanya perubahan tekanan vertikal suatu tanah tersebut.
III. Pelaksanaan Peralatan yang digunakan : 1. Satu set alat konsolidasi yang terdiri dari alat pembebanan dan sel konsolidasi. 2. Arloji pengukur dengan ketelitian 0,01 mm dan panjang gerak minimal 1,0 m. 3. Beban – beban. 4. Alat pengeluar contoh dari cincin (extruder).
3
5. Pemotong yang terdiri dari pisau tipis dan tajam serta pisau kawat. 6. Pemegang cincin contoh. 7. Neraca dengan ketelitian 0,1 gram. 8. Oven dengan pengatur suhu sampai 1100 C. 9. Stopwatch.
Benda Uji : 1. Cincin (bagian dari sel konsolidasi) dibersihkan dan dikeringkan, kemudian ditimbang dengan ketelitian 0,1 gram. 2. Sebelum contoh dikeluarkan dari tabung, ujungnya diratakan dulu dengan jalan mengeluarkan contoh 1 – 2 cm, kemudian dipotong dengan pisau. Permukaan ujung contoh harus rata dan tegak lurus summbu benda uji. 3. Cincin dipasang pada pemegangnya, kemudian diatur sehingga bagian yang tajam berada 0,5 cm dari ujung tabung contoh. 4. Contoh dikeluarkan dari tabung dan langsung dimasukkan ke dalam cincin dan ujungnya diratakan. Perataan harus dilakukan dengan hati – hati sehingga tidak menekan benda uji. IV. Prosedur Pelaksanaan -
Benda uji dan cincin ditimbang dengan ketelitian 0,01 gram.
-
Batu pori ditempatkan di bagian atas dan bawah cincin, sehingga benda uji yang sudah dilapisi kertas saring terapit oleh dua buah batu pori, lalu masukkan ke dalam sel konsolidasi.
-
Sel konsolidasi yang sudah berisi benda uji diletakkan pada alat konsolidasi, sehingga bagian yang runcing dari plat penumpu menyentuh tepat pada alat pembeban.
-
Kedudukan arloji diatur, kemudian dibaca dan dicatat.
-
Beban pertama dipasang sehingga tekanan pada benda uji sebesar 500 kg/cm2, kemudian arloji dibaca pada saat : 0” ; 9,6” ; 21,6” ; 38,4” ; 1’ ; 2,25” ; 4’ ; 9’ ; 16’ ; 25’ ; 36’ ; 49’ ; dan 24 jam. Sesudah satu menit pembacaan, sel konsolidasi diisi air.
4
-
Setelah pembacaan menujukkan angka yang tetap atau setelah 24 jam, catatlah pembacaan arloji terakhir. Kemudian dipasang beban yang kedua sebesar 2x beban pertama, sehingga tekanan menjadi 2x nya. Bacalah arloji sesuai waktu diatas.
-
Untuk beban – beban selanjutnya dilakukan cara yang sama. Beban – beban selanjutnya dilakukan cara yang sama. Beban – beban tersebut harus menimbulkan tekanan normal terhadap benda uji masing – masing sebesar : 0,25 ; 0,50 ; 1,0 ; 4,0 dan 8,0 kg/cm2.
-
Besarnya beban maksimum dan sudah menunjukkan pembacaan tetap, pembebanan dikurangi dalam 2 langkah yaitu 4,0 dan 0,25 kg/cm2 (beban rebound). Pada waktu beban dikurangi setiap pembebanan harus dibiarkan bekerja sekurang – kurangnya selama 5 jam. Arloji penunjuk hanya perlu dibaca sesudah 5 jam yaitu sesaat sebelum beban dikurangi lagi.
-
Segera setelah pembacaan terakhir dicatat, cincin dan benda uji dikeluarkan dari sel konsolidasi dan ambil batu pori tersebut dari permukaan atas dan bawah dari benda uji lalu dikeringkan.
-
Benda uji dikeluarkan dari cincin, masukkan ke dalam oven dan tentukan berat keringnya.
V.
Perhitungan
Waktu
Pembebanan
Pemadatan
500 gr
1000 gr
2000 gr
4000 gr
0.00”
0.0
0.0
0.0
0
9.6”
0.005
0.012
0.012
0.0085
21.6”
0.005
0.012
0.012
0.0085
38.4”
0.005
0.012
0.012
0.0085
1’
0.005
0.012
0.012
0.0085
21/4’
0.005
0.012
0.008
0.0085
4’
0.01
0.012
0.005
0.0085
9’
0.01
0.012
0.008
0.0085
5
16’
0.012
0.012
0.0085
0.0085
25’
0.012
0.012
0.0085
0.0085
36’
-
-
-
49’
-
-
-
24 jam
-
-
-
Kurva
Dari kurva diatas yang memungkinkan untuk mendapatkan nilai t 90 adalah pembebanan dengan berat 2000 gram. Sehingga : t 90 = 9,6 menit
6
1. Berat tanah basah dihitung sebelum dan sesudah percobaan dan hitung berat keringnya (Bk). Berat isi dan kadar air benda uji dihitung sebelum dan sesudah percobaan selesai.
Kadar air sebelum percobaan -
Berat cawan + tanah basah
= 75
gram
-
Berat cawan + tanah kering
= 53.5
gram
-
Berat cawan kosong
= 14.5
gram
-
Berat air
= ( 74 - 53,5 )
gram
= 20.5
gram
= ( 53,5- 14,5 )
gram
= 39
gram
-
-
Berat tanah kering
Kadar air
= 20.5 x 100% 39 = 52,56 %
Kadar air (opimum) sesudah percobaan -
Berat cawan + tanah basah
= 73.54
gram
-
Berat cawan + tanah kering
= 58,81
gram
-
Berat cawan kosong
= 14.3
gram
-
Berat air
= ( 73.54 - 58,81 )
gram
= 14.73
gram
= ( 58.81-14.3 )
gram
= 44.51
gram
-
-
Berat tanah kering
Kadar air
= 14.73 x 100% 44.51 = 33,09 %
2. Tinggi efektif benda uji sebelum dan sesudah percobaan : Ht
=
Bk A . G
7
A = Luas benda uji
= 2,075cm2
G = Berat jenis tanah lempung
= 2,84 gr/cm2
Tinggi effektif sebelum percobaan : H0 =
33,09
= 5.61 mm
2,075 x 2,84
Tinggi effektif sesudah percobaan : Ht =
44.51
= 7.55 mm
2,075 x 2,84
H =
6,600 + 6,332
= 6,466 mm
2
3. Angka pori awal (e0) dihitung dengan rumus : e0 = H0 - Ht Ht e0 = 6,600 – 6,332
= 0,042
6,332 Angka pori akhir (e1) dihitung dengan rumus : e1 = w. Gs
= 0,781 x 2,74 = 1,032
4. Derajat kejenuhan sebelum dan sesudah pembebanan : Sr = w . G e Derajat kejenuhan sebelum pembebanan Sr =
0,5227 x 2,6
= 32,36 %
0,042 Sr =
0,3781 x 2,6
= 23,41 %
0,042 5. Koefisien konsolidasi : Cv = 0,848 H2
8
t90
Cv =
0,848 (6,466)2
= 3,69 mm2 / menit
9,6
Dimana : H
= Jalan air terpanjang
Cv
= Koefisien konsolidasi
T 9 0=
VI.
Waktu untuk mencapai konsolidasi 90 %
Kesimpulan Analisa Dari nilai OCR yang didapatkan < 1, maka dapat dikatakan tanah yang diuji
mengalami Normally Consolidated, artinya tanah yang diuji tersebut belum pernah mengalami pembebanan yang lebih besar dari tekanan normal tanah. Suatu tanah di lapangan pada suatu kedalaman tertentu mungkin saja telah mengalami tekanan efektif maksimum akibat berat benda di atasnya (maximum effective over burden pressure) dalam sejarah geologinya. Tekanan efektif Over Burden maksimum ini mungkin saja sama dengan atau lebih kecil dari tekanan Over Burden yang ada pada saat pengambilan contoh tanah. Berkurangnya tekanan di lapangan mungkin saja disebabkan oleh proses geologi ilmiah atau proses yang disebabkan oleh makhluk hidup. Pada saat pengambilan, tanah tersebut lepas dari tekanan Over Burden yang membebaninya selama ini, sehingga tanah tersebut akan mengembang.
Pada saat
dilakukan uji konsolidasi suatu pemampatan yang kecil akan terjadi bila beban total pada saat percobaan lebih kecil dari tekanan efektif Over Burden maksimum. Bila beban total yang diberikan pada saat percobaan lebih besar dari tekanan efektif Over Burden maksimum, maka perubahan angka pori yang terjadi lebih besar dan hubungannya antara e dan log p pada kurva menjadi linear dan memiliki kemiringan yang tajam. Bila suatu lapisan tanah lempung jenuh air yang mampu mampat diberi penambahan tegangan, maka penurunan akan terjadi dengan segera. Koefisien rembesan lempung adalah sangat kecil dibandingkan dengan koefisien rembesan
9
pasir, sehingga penambahan pembebanan tekanan air pori yang disebabkan pembebanan akan berkurang lambat laun dalam jangka waktu yang sangat lama. Pada percobaan uji konsolidasi ini dimaksudkan untuk membuat tanah tersebut padat sehingg rongga air dan udara pada tanah berkurang. Dengan kondisi seperti ini (rongga air dan udara menjadi berkurang) air pun menjadi sulit untuk merembes ke dasar tanah / permeabilitas tanah berkurang. Jalan air untuk sampai kepermukaan tanah pun menjadi berkurang (Ht = 6,600 dan Ho = 6,332). Uji konsolidasi ini membenarkan teori tentang suatu tanah yang padat mempunyai bentuk yang stabil. Dengan berkurangnya rongga air dan udara tersebut tanah tersebut menjadi lebih stabil, sehingga cocok untuk mendirikan konstruksi di atas tanah tersebut. Contoh suatu pembuatan konstruksi yang menggunakan uji konsolidasi ini adalah pembuatan jalan raya, pondasi, dan sebagainya.
Kesimpulan Uji konsolidasi merupakan uji yang sangat penting dalam pengujian terhadap lapisan tanah karena erat hubungannya dengan kestabilan tanah tersebut. Pada percobaan ini didapatkan hasil sebagai berikut ¾ Nilai indeks kompresi berkisar (Cc)
= ∞ – (-0,016)
¾ Nilai koefisien konsolidasi berkisar (Cv) = 0,001533 cm2/det ¾ Nilai tekanan pra konsolidasi (Pc)
= 0,14 kg/cm3
¾ Nilai tekanan efektif tanah (Po)
= 0,162 kg/cm3
¾ Nilai OCR
= 0,864
10
